一种增程器的控制方法、控制系统及车辆
阅读说明：本技术 一种增程器的控制方法、控制系统及车辆 (Control method and control system of range extender and vehicle ) 是由 曲龙 郭英伟 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种增程器的控制方法、控制系统及车辆,涉及车辆增程器领域。本发明先获取汽油机颗粒捕集器的工作参数,然后根据工作参数判断汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件,若是,则启动再生程序,再生程序包括控制发动机断油、且控制发电机拖动发动机以预设转速进行空转,从而使得进入发动机的空气通过发动机的排气系统进入到汽油机颗粒捕集器中,以提高汽油机颗粒捕集器中的氧气含量。本发明在GPF再生时通过控制发电机倒拖发动机空转(此时燃油系统没有喷油参与燃烧,进入发动机的氧气全部进入排气系统),从而可以为颗粒物燃烧提供富余的氧气,提高GPF再生效率。(The invention provides a control method and a control system of a range extender and a vehicle, and relates to the field of vehicle range extenders. The method comprises the steps of firstly obtaining working parameters of the gasoline engine particle trap, then judging whether the gasoline engine particle trap reaches regeneration conditions or not according to the working parameters, and if so, starting a regeneration program, wherein the regeneration program comprises the steps of controlling the engine to cut off oil and controlling a generator to drive the engine to idle at a preset rotating speed, so that air entering the engine enters the gasoline engine particle trap through an exhaust system of the engine, and the oxygen content in the gasoline engine particle trap is increased. According to the invention, when GPF is regenerated, the generator is controlled to drag the engine to idle (at the moment, the fuel oil system does not inject fuel to participate in combustion, and oxygen entering the engine completely enters the exhaust system), so that surplus oxygen can be provided for combustion of particulate matters, and the GPF regeneration efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及车辆增程器领域，特别是涉及一种增程器的控制方法、控制系统及车辆。
背景技术
随着汽车产业的发展，越来越多的厂家开始生产增程式汽车。增程器使用的发动机大多是汽油机，汽油机的颗粒物排放是汽车排放物中需要控制的污染之一，尤其是缸内直喷式汽油机。随着国家排放法规的升级，国六排放法规阶段增加了颗粒物数量的控制要求。为了有效降低颗粒物排放，市场上出现了高喷油压力，多孔喷油器等诸多技术，这些技术主要是改善发动机的颗粒物原始排放，其效果视发动机基础和匹配的水平而已。而汽油机颗粒捕集器(GPF,Gasoline Particulate Filter)，是从排放后处理的角度来降低颗粒物排放的技术，其过滤效率可以高达90％，同时也能有效控制颗粒物数量。国六阶段大部分车辆都有GPF的配置，随着排放法规的加严，可以预知大部分汽油增程器都将会配置GPF。
现阶段配置GPF的增程式发动机，关于GPF再生过程的控制都是按照传统燃油车控制策略来控制发动机断油，实现空气量的增加，富余的空气进入GPF，为颗粒物氧化再生提供空气。现在的汽油机再生策略都是通过发动机断油来增加空气量，这个过程时间太短暂，进入GPF内部参与燃烧的空气量少，颗粒物氧化燃烧时间短，GPF再生过程效率低。
发明内容
本发明第一方面的目的是要提供一种增程器的控制系统，解决现有技术中汽油机颗粒捕集器的再生效率低的技术问题。
本发明第一方面的进一步目的是要保证车辆能够正常运行。
本发明第二方面的目的是要提供一种增程器的控制系统。
本发明第三方面的目的是要提供一种具有上述控制系统的车辆。
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种增程器的控制方法，包括：
获取汽油机颗粒捕集器的工作参数；
根据所述工作参数判断所述汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件；
若是，则启动再生程序，所述再生程序包括控制发动机断油、且控制发电机拖动所述发动机以预设转速进行空转，从而使得进入所述发动机的空气通过所述发动机的排气系统进入到所述汽油机颗粒捕集器中，以提高所述汽油机颗粒捕集器中的氧气含量。
可选地，所述工作参数包括所述汽油机颗粒捕集器中的颗粒值和压力值中的至少一种。
可选地，所述预设转速为范围在3500rpm～4000rpm之间的任一数值。
可选地，当所述汽油机颗粒捕集器达到再生条件、且在启动再生程序的步骤之前，所述控制方法还包括：
获取车辆的运行参数；
根据所述车辆的运行参数判断车辆是否处于高功率需求状态，所述高功率需求状态为所述车辆的功率需求高于预设功率值；
若是，则不启动再生程序。
可选地，根据所述工作参数判断所述汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件的步骤，具体包括：
判断所述汽油机颗粒捕集器中的颗粒值是否大于第一预设阈值；
若是，则判定所述汽油机颗粒捕集器达到再生条件。
可选地，在启动再生程序的步骤之后，所述控制方法还包括：
判断所述汽油机颗粒捕集器中的颗粒值是否小于第二预设阈值，其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；
若是，则控制所述发动机停止空转。
可选地，根据所述工作参数判断所述汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件的步骤，具体包括：
判断所述汽油机颗粒捕集器中的压力值是否大于第一预设压力值；
若是，则判定所述汽油机颗粒捕集器达到再生条件。
可选地，在启动再生程序的步骤之后，控制方法还包括：
判断所述汽油机颗粒捕集器中的压力值是否小于第二预设压力值，其中，所述第二预设压力值小于所述第一预设压力值；
若是，则控制所述发动机停止空转。
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种增程器的控制系统，包括：
获取模块，用于获取汽油机颗粒捕集器的工作参数；以及
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上述的控制方法。
根据本发明第三方面的目的，本发明又提供了一种车辆，其安装有上述的控制系统。
本发明先获取汽油机颗粒捕集器的工作参数，然后根据工作参数判断汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件，若是，则启动再生程序，再生程序包括控制发动机断油、且控制发电机拖动发动机以预设转速进行空转，从而使得进入发动机的空气通过发动机的排气系统进入到汽油机颗粒捕集器中，以提高汽油机颗粒捕集器中的氧气含量。本发明在GPF再生时通过控制发电机倒拖发动机空转(此时燃油系统没有喷油参与燃烧，进入发动机的氧气全部进入排气系统)，从而可以为颗粒物燃烧提供富余的氧气，提高GPF再生效率。
进一步地，本发明在启动再生程序的步骤之前还包括获取车辆的运行参数，然后根据车辆的运行参数判断车辆是否处于高功率需求状态，高功率需求状态为车辆的功率需求高于预设功率值，若是，则不启动再生程序。因此，本发明在车辆处于高功率需求状态时不会启动再生程序，从而能够保证车辆的正常运行。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的增程器的控制方法的示意性流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的增程器的控制方法的示意性流程图；
图3是根据本发明一个实施例的增程器的控制系统的示意性结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
GPF是发动机排气系统一个后处理部件，安装在TWC(Three Way Catalysts，三元催化转化器)后，其通过捕集发动机尾气中的颗粒物来降低排气中的颗粒物数量和质量。随着颗粒物累积数量的增加，排气背压会升高，燃油消耗量增加，发动机性能下降，因此GPF需要适时的将捕集到的颗粒物燃烧掉，即进行GPF再生。GPF再生的条件是：在GPF内部温度高于580℃，且氧气浓度大于0.5％，或者发动机缸内过量空气系数大于1.022。再生过程可以用该化学方程式表达：C+O2＝CO2。
从GPF内部再生过程来看，温度和排气中的氧气含量决定再生效率的重要因素。由于增程器实际运行的工况下，排气温度普遍较高，因此氧含量是影响再生质量的关键因素，但考虑增程器主要运行于过量空气系数λ＝1的工况下，无法提供充足氧含量供碳氧化燃烧，因此需要增程器创造条件，增加GPF再生时的氧含量，从而使其再生。
图1是根据本发明一个实施例的增程器的控制方法的示意性流程图。如图1所示，在一个具体地实施例中，增程器的控制方法可包括以下步骤：
S100，获取汽油机颗粒捕集器的工作参数；
S200，根据工作参数判断汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件；若是，则执行S300；
S300，启动再生程序，再生程序包括控制发动机断油、且控制发电机拖动发动机以预设转速进行空转，从而使得进入发动机的空气通过发动机的排气系统进入到汽油机颗粒捕集器中，以提高汽油机颗粒捕集器中的氧气含量。
这里，预设转速可以为范围在3500rpm～4000rpm之间的任一数值。另外，预设转速还可以根据车辆的具体要求进行设定。
本发明在GPF再生时通过控制发电机倒拖发动机空转(此时燃油系统没有喷油参与燃烧，进入发动机的氧气全部进入排气系统)，从而可以为颗粒物燃烧提供富余的氧气，提高GPF再生效率。
图2是根据本发明另一个实施例的增程器的控制方法的示意性流程图。如图2所示，在另一个实施例中，当汽油机颗粒捕集器达到在再生条件、且在控制启动再生程序的步骤S300之前，控制方法还包括：
S210，获取车辆的运行参数；
S220，根据车辆的运行参数判断车辆是否处于高功率需求状态，高功率需求状态为车辆的功率需求高于预设功率值；若是，则执行S230；
S230，不启动再生程序。
本发明在车辆处于高功率需求状态时不会启动再生程序，从而能够保证车辆的正常运行。当车辆处于高功率需求状态时，此时动力电池的电量消耗较快，发动机驱动电机给动力电池充电，因此，发动机此时需要正常运行，而不能处于空转状态，因此，不能够启动再生程序。这里，车辆的预设功率值可以根据具体需求设定。
进一步地，工作参数包括汽油机颗粒捕集器中的颗粒值和压力值中的至少一种，通过颗粒值和压力值均可以知晓汽油机颗粒捕集器的工作状态。
在一个实施例中，根据工作参数判断汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件的步骤S200，具体包括：
判断汽油机颗粒捕集器中的颗粒值是否大于第一预设阈值；若是，则执判定汽油机颗粒捕集器达到再生条件。这里，第一预设阈值可以汽油机颗粒捕集器的具体性能设定，或根据车辆的具体要求进行设定。
进一步地，在启动再生程序的步骤S300之后，控制方法还包括：
判断汽油机颗粒捕集器中的颗粒值是否小于第二预设阈值，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值；若是，则控制发动机停止空转。
本发明可以根据汽油机颗粒捕集器中的颗粒值来判断是否启动再生程序或关闭再生程序，也就是控制发动机空转或停止空转，从而能确保颗粒物燃烧充分。
在另一个实施例中，根据工作参数判断汽油机颗粒捕集器是否达到再生条件的步骤S200，具体包括：
判断汽油机颗粒捕集器中的压力值是否大于第一预设压力值；若是，则判定汽油机颗粒捕集器达到再生条件。这里，第一预设压力值可以汽油机颗粒捕集器的具体性能设定，或根据车辆的具体要求进行设定。
进一步地，在启动再生程序的步骤S300之后，控制方法还包括：
判断汽油机颗粒捕集器中的压力值是否小于第二预设压力值，其中，第二预设压力值小于第一预设压力值；若是，则控制发动机停止空转。
本发明还可以根据汽油机颗粒捕集器中的压力值来判断是否启动再生程序或关闭再生程序，也就是控制发动机空转或停止空转，从而能确保颗粒物燃烧充分。
图3是根据本发明一个实施例的增程器的控制系统100的示意性结构框图。如图3所示，在一个具体地实施例中，增程器的控制系统100包括用于获取汽油机颗粒捕集器的工作参数的获取模块10以及控制模块20，控制模块20包括存储器21和处理器22，存储器21内存储有计算程序，计算程序被处理器22执行时用于实现上述任一项实施例中的控制方法。处理器22可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器22通过通信接口收发数据。存储器21用于存储处理器22执行的程序。存储器21是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器21的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
进一步地，增程器的控制系统100还包括发动机和发电机。控制模块20包括发动机控制器(ECU)、发电机控制器(GCU)和增程器控制器(RECU)。其中发动机控制器(ECU)和发动机组成了发动机总成；发电机和发电机控制器(GCU)组成发电机总成。发动机控制器(ECU)与增程器控制器(RECU)之间通过内部的CANBus(Controller Area Network Bus)实现通讯；发电机控制器(GCU)与增程器控制器(RECU)也是通过内部的CANbus实现通讯。发动机与发电机直接连接可以实现发动机带动发电机发电，或者发电机拖动发动机在一定工况下空转，即发电机兼具发电和驱动双重功能。
具体地，发动机控制器(ECU)通过GPF再生条件判断是否达到GPF再生条件，若GPF达到再生条件，发动机控制器(ECU)通过内部CANBus将再生请求发送给增程器控制器(RECU)，增程器控制器(RECU)接收到发动机控制器(ECU)发送的再生请求信号后，增程器控制器(RECU)判断再生时刻是否影响整车性能，在不影响整车性能的条件下，增程器控制器(RECU)给发电机控制器(GCU)发送一个转速信号，同时给发动机控制器(ECU)发送断油信号，此时发动机控制器(ECU)控制断油，发电机控制器(GCU)控制发电机在固定转速拖动发动机转动，发动机缸内没有燃油参与燃烧，进入发动机的空气全部进入GPF内部参与燃烧，为GPF再生提供了充足的空气，提高了再生效率。当发动机控制器(ECU)检测到需要退出GPF再生时，发动机控制器(ECU)发送退出再生请求给增程器控制器(RECU)，增程器控制器(RECU)接收到信号后，给发动机控制器(ECU)发送功率请求，整个增程器恢复正常的运行。
另外，本发明还提供了一种车辆，其安装有上述增程器的控制系统100。对于控制系统100，这里不一一赘述。
现有的传统燃油发动机GPF再生过程都是通过发动机在一定转速断油，其断油过程很短，由4000r/min断油至怠速大约3-4秒，氧气进入量少，每次GPF再生过程短，再生效率比较低。针对现有技术的方案中的GPF再生效率低的问题，本发明的创新之处就是在GPF再生时通过控制模块20控制发电机倒拖发动机运行(此时发动机在固定转速空转，燃油系统没有喷油参与燃烧，进入发动机的氧气全部进入排气系统)，另外，还可以进一步控制发动机空转时间，从而能实现精准的控制空气进入GPF内部的时间，增加氧气量，从而增加燃烧时间，提高GPF再生效率。
本发明在不影响整车性能的条件下，可以精准的控制倒拖时间以增加GPF再生需要的氧气含量，从而可以精准地控制颗粒物的燃烧量，提高再生效率。并且在不改变机械结构的条件下，通过标定策略的修改，很容易在增程式车辆上实现，具有很强的实际应用性。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
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